목 차
제 1장 GEOSS 통합운영센터 설립 법제화 방안 ··· 1
제 2장 GEOSS 구축을 위한 GEONETCast 활용방안 ··· 21
결합된 지구환경 통합시스템을 말한다.
2. “지구관측그룹(Group on Earth Observation, 이하 GEO)”이라 함은 전지구관측시 스템 구축․운영을 위한 국가 간 협력체를 말한다.
시스템을 개발/설치하여 관련 위성자료를 직수신하여 기상청의 현업이나 원격탐사연구 에 활용하고 있다. 대용량자료를 특정 사용자에게만 배포할 때에는 두 기관을 연결하는 특정 망을 사용하는 것이 매우 편리하다. 또한 Sentinel Asia 와 같은 다수의 사용자그 룹을 위한 배포시스템은 관련 자료를 인터넷에 업로드한 후, 사용자들이 필요할 때에 자 유롭게 다운로드받을 수 있도록 할 수도 있다. 이미 서술한 자료교환 방법 이외에 통신위성을 이용하여 GEOSS 관련 자료를 사용자 에게 배포하는 방안이 2002년부터 꾸준히 제기되어 오다가, 2005년에 개최된 제2차 GEO 총회에서 EUMETSAT 과 NOAA 에 의해 본격적으로 제안하게 되었다. 이를 기반 으로 하여 2006년 7월 미국의 시애틀에서는 NOAA가 주최하여 GENETCast 참여자들을 위한 회의가 개최되어 관련기관들이 참여하여 많은 의견을 나누었으며, 전지구자료배포 시스템을 위한 인프라/자료제공 참여자 명시, 사용자 요구사항 요청과 더불어서 GEONETCast에 관한 전시가 있었다. GEONETCast 에 관한 이해 및 홍보를 위해 2006 년에는 다음과 같은 워크숍 및 회의에 적극적으로 참여하여 필요성을 적극적으로 알림 으로써 공감대를 형성해 나갔다.
제 3 절 GEONETCast 현황 및 계획
<그림 2-7> GEONETCast Americas <그림 2-6> GEONETCast 수신국 구성도
1. GEONETCast Americas
<그림 2-8> GEONETCast Americas의 시스템 구조 GEONETCast Americas는 아메리카 전 지역에 대한 자료배포 서비스를 제공하기 위 해 조만간에 초기운용 시설을 갖추려고 노력하고 있다. 이를 위해 2007년 NOAA에서 추진한 업무내용 및 일정은 다음과 같다. GEONETCast 초기운용시설은 파일형 자료를 송신하기 위하여 상업용 DVB-S(Digital Video Broadcast for Satellites) 또는 DVB-S2를 이용할 것이며, C 또는 K 밴드를 송신용 밴드로 채택하였으며 자료의 송신속도는 초기에는 2Megabits/sec에서 시작하여 10Megabits/sec까지 확장할 예정이다. GEONETCast Americas의 시스템 구조는 <그림 2-8>과 같다.
Channel # Name Description
Channel 1 Main
Sub-channel EPA
<그림 2-9> Intelsat-9 C밴드 위성에 의한 수신범위
GEONETCast Americas 수신국의 하드웨어 및 소프트웨어에 대한 기술적 요구사항은 GEONETCast Americas 서비스 개발 계약이 결정되면 NOAA 홈페이지를 통해 공고하 기로 되어있는데 해당 회사가 결정이 되어서 <표 2-1>과 같은 내용들이 이미 홈페이지 에 올라와 있기 때문에 잠재적 사용자들이 미리 준비할 수 있게 되어 있다.
Sub-channel INPE Brazil National Institute for Space Research
Sub-channel NASA
Sub-channel NESDIS
Sub-channel NOAA
Sub-channel NWS
Sub-channel Priority Important System or Information Messages
Sub-channel SERVIR Central America Regional monitoring and
Visualization System
<그림 2-10> GEONETCast의 전지구적 자료 교환
세 지역 시스템들간의 상호 연결 운용성은 NOAA, CMA, EUMETSAT 간 자료교환 에 관한 동의에 의해 결정될 것이다. 아메리카 내의 지구관측자료는 GEONETCast Americas를 통해 EUMETCast, FengYunCast로 전달될 것이며, 두 시스템들의 자료는 비 슷한 과정을 거쳐 아메리카에서 수신되어 <그림 2-11>과 같은 과정을 거쳐 사용자에게 배포될 것이다.
<그림 2-11> GEONETCast Americas에 의한 아메리카 내외 자료 흐름
2. EUMETCast
<그림 2-12> EUMETCast 서비스 영역
위성 서비스 자료
FY-2C - Image data(now S-VISSR, future HRIT & LRIT - meteorological products
FY-2D - Image data(now S-VISSR, future HRIT & LRIT - meteorological products
MTSAT-1R - Image data(now S-VISSR, future HRIT & LRIT NOAA/AVHRR, FY-1, TERRA, AQUA - 채널별 자료 FengYunCast 시스템 구조는 <그림 2-15>와 같다. 베이징에 있는 중국 기상청에서 중 국의 FY-2C,D와 일본의 MTSAT-1R로부터 위성자료를 수신하여 처리한 후, FengYunCast 사용자들에게 AsiaSat-4를 통해 전달하게 되어 있다. <그림 2-15> FengYunCast 시스템 구조 FengYunCast를 통해 배포하는 기상 및 지구관측위성자료는 Table 3과 같다. NOAA/AVHRR, FY-1, TERRA, AQUA 위성으로부터 수신한 자료는 주로 중국내의 130 여 사용자들이 현재 활용하고 있으며, FY-2나 MTSAT과 같은 기상위성자료는 방글라데 시, 인도네시아, 이란, 몽고, 파키스탄, 페루, 북한, 태국등을 포함하여 20여 개국 사용자 들이 활용하고 있다.
하드웨어 컴포넌트 요구사항
Antenna Dish Size(diameter) depending on EIRP figure at location LNB Good quality standard universal dugital satellite TV LNB DVB PCI Card Supplied by Tsinghua Novel Information Engineering Co.,
Ltd.
Host Computer
Standard Windows-based PCs, which are equipped with state of the art hardware, a recent model CPU, sufficient RAM for fast processing, and disk space dimensioned for the customer's data storage demands
FengYunCast 수신국 구성도는 <그림 2-16>과 같으며, 하드웨어 컴포넌트의 요구사항 은 <표 2-4>와 같다.
<그림 2-16> FengYunCast 수신국 구성도
<표 2-4> FengYunCast 수신국 하드웨어 컴포넌트 요구사항
Gmsoft 의 주요 기능 - Advanced real time image analysis & nowcasting
- Advanced image processing fuctions can be applied to enhance the image display for non-technical users
- Creation of shoreline overlays, land/sea masks, and etc. - Automatic generation of user defined image products - Animating sequences of images
- Automatic distribution of image products vis FTP service
필요한 자료를 생성하여 FTP를 통해서 사용자에게 자동으로 배포하는 기능등을 가지고 있다.
4. GEONETCast 관련 Contact Points
GEONETCast 관련 각 기관별 담당자 및 연락처는 다음과 같다. ○ EUMETCast - EUMETSAT
EUMETSAT User Service, EUMETSAT. Am Kavalleriesand 31, 64295 Darmstadt, Germany. Tel +49 6151 807-366/377, Fax +49 6151 807-376, email ops@eumetsat.int,
http://www.eumetsat.int
○ FengYunCast - China Meteorological Administration(CMA)
Dr. Fan Jinlong, China Meteorological Administration, National Satellite Meteorological Center, 46 Zhong Guancun South Avenue, 1000081 Beijing, China. Tel +86 10 68409406, Fax +86 10 68409406, email fjl@nsmc.cma.gov.cn,
http://www.cma.gov.cn
○ GEONETCast Americas - NOAA
Mr. Richard Fulton, Office of Systems Development, NOAA Satellite and Information Service, 1335 East-West Highway, Rm. 6227, E/OSD
Silver Spring, MD 20910, USA. Tel +1 301713-0088 x153, Fax +1 301 713-3599, email richard.fulton@noaa.gov, http://www.noaa.gov
Mr. Donald Hinsman, WMO, 7bis, avenue de la Paix, Case postale No. 2300, CH-1211 Geneva 2, Switzerland, Tel +41 22730 81 11, Fax +
FengYunCast 서비스를 위해 사용하고 있는 통신위성에 대한 수명 및 신뢰도를 충분히 알 수 없는 상황에서 중국에만 전적으로 아태지역 서비스를 맡겨두는 것도 그리 바람직 하지 않다. FengYunCast를 운용하는 소프트웨어의 주요 모듈과 비슷한 기능을 수행하는 소프트 웨어도 국내에도 이미 수신국 소프트웨어를 개발하는 기술이 축적되어 있기에, 이러한 기술을 이용하여 단시간 내에 충분히 고품질의 소프트웨어를 개발할 수 있다고 생각한 다. 통신해양기상위성의 기상탑재체 자료처리시스템을 위해 이미 개발한 소프트웨어도 연계하여 활용할 수 있을 것이다. 저품질의 자료를 대량으로 서비스하는 중국과는 차별적으로, 우리나라는 세계 최고의 IT 및 소프트웨어 기술보유국인만큼 고품질의 자료를 단시간 내에 사용자들, 특히 아태 지역의 정책결정자들에게 신속하게 전달하여 신뢰성 있는 정책을 펴 나가는데 기초자료 로 활용될 수 있도록 크게 기여할 수 있을 것이다.
제 5 절 결론
2007년 11월 28일 - 30일에 개최된 제4차 GEO 총회 및 장관급회의에 미국의 내무부 장관은 연설문 중에 “Stewardship with integrity and excellence" 라는 말을 사용하면서 GEOSS(전지구관측시스템)에 전 세계가 동참하기를 간절히 요청하였다. 자국의 발달된 과학기술로 인공위성을 개발하여 지구관측자료를 생성하였지만, 큰 의미에서 보면 자국 만이 활용하겠다는 좁은 마음이 아니라, 기후변화 및 자연재해와 같이 전 세계가 함께 해결해 나가야 할 문제를 위해서는 전 세계가 자국이 소유하고 있는 자료를 기꺼이 공 유하지 않으면 불가능하게 된다. 이와 같은 간절함을 담아서, 전지구관측자료를 어떻게 빠른 시간내에 필요한 정책결 정자들이 활용할 수 있도록 할 수 있는가를 생각할 때에는 정보화시대의 가장 주요한 통신수단인 통신위성을 활용하지 않을 수 없다. 인간에게 있어서 신경이 뇌로부터 정보 를 전달하여 인간이 필요한 행동을 하듯이, 전 세계를 크게 3지역으로 구분하여 통신위 성을 이용한 지구관측자료를 배포하고자 진행중인 GEONETCast는 “Nerve system for the planet" 이라고 한다. 통신위성의 수신범위의 제한으로 EUMETCast, FengYunCast, GEONETCast Americas 로 나누어서, EUMETSAT, NOAA, CMA, WMO 등이 적극적으 로 준비하여 일부는 이미 서비스를 시작하고 있는 상황이다.제 3 장 GEOSS 구축을 위한 GGOS 활용방안
제 1 절 서론
금세기 들어 규모나 빈도 면에서 커져가는 자연재해, 특히 지구온난화와 이로 인한 각종 재난이 빠르게 증가함에 따라 이에 대응하려는 인류의 노력도 가속화되고 있다. 이 들 중 가장 대표적인 노력의 하나로 부각되고 있는 것이 GEOSS이다. 이는 인류가 살고 있는 지구환경을 구성하고 있는 시스템이 단지 우리가 접하고 있는 지표나 대기의 문제에 국한된 것이 아니라, 지구의 중심에 있는 핵에서부터 지구의 대기 와 상층의 전리층/열권 및 태양/달/행성 시스템까지 긴밀히 연결된 현상이기 때문에 지구환경을 구성하는 모든 시스템들의 긴밀한 상호관계를 맺고 있다는 점에서 출발한 것으로, 이들 시스템들의 상호작용에 대해 종합적으로 이해하여야만 당면한 환경변화에 적절히 대응할 수 있다고 할 수 있는 것이다. GEOSS를 통해 얻게 될 이점은 자연재해의 감소를 비롯하여 종합적인 수자원 관리, 해양/해저 자원의 관리, 기상과 공기의 질에 대한 감시/예보/자문, 생물다양성 보존, 지 속가능한 토지의 이용과 관리, 인간의 건강과 삶에 영향을 미치는 환경적 요인들에 대한 대중적 이해, 에너지 자원 개발의 향상, 기후 변화와 변동에 대한 적응 등이 될 것이다. 측지학은 지구의 기하학적/역학적 형상과 이의 변화를 추적하는 기술로서 지구시스 템 관측을 위한 기준프레임을 제공해 주는 역할을 수행한다. 측지학을 이루는 세 기둥이 라 불리는 것으로 지구의 기하학적 형상과 물리적 형상(중력장) 및 지구회전이 있는데, 이들과 이들의 시간변화를 정확하게 추적하는 것이 측지학의 기본 임무라 할 수 있다. 현대 우주측지학의 등장 이전에는 이들에 대한 결정에 많은 한계를 가지고 있었는데, 단지 정확도의 문제뿐만 아니라 전체 지구를 하나로 묶을 수 있는 기준좌표계를 결정할 수 없었기 때문에 국가별 혹은 지역별로 정의된 기준좌표계를 가지고 있었다. VLBI1), SLR2), DORIS3), 특히 최근의 GNSS4)로 대표되는 우주측지학의 등장과 발달은 전구전체 를 하나로 아우를 수 있는 지구기준좌표계를 실현시킬 수 있도록 하였다. 이는 이전에는 통일적으로 기술하지 못하였고, 따라서 정확하게 기술하기 어려웠던 다양한 지구관측 자 료들을 하나의 통일된 기준좌표계로 표현함으로써 우주시대의 지구관측 임무를 정확하1) VLBI: Very Long Baseline Interferometry 2) SLR: Satellite Laser Ranging
고 효율적으로 진행할 수 있도록 하였다. 상기의 우주측지기술의 정밀도와 정확도의 전례없이 급속한 발달과 함께 중력학적 도 구들의 결합으로 인해 단지 지구의 형상과 변화에 대한 추적만이 아니라 더 나아가 이 들의 원인으로 작용하는 요소들, 특히 지구 질량의 변화와 이동에 대한 학제적 연구가 빠르게 진행되고 있다. 이는 지구 내부를 비롯하여 수권과 빙권, 대기권 등의 모든 형태 의 질량의 이동을 대상으로 하고 있으며, 현상에 대한 강력한 관측도구를 바탕으로 이들 의 원인과 예측을 위한 관측 및 이론모델을 개발하고, 역으로 이들 모델을 적용한 진보 된 관측을 이끌어 내고자 하는 것이다. 지구측지관측시스템(GGOS5))은 국제측지연맹(IAG6))의 대표적인 프로젝트로서 전통적 인 방법에서부터 현대의 우주측지학적 방법에 이르는 가능한 모든 측지학적 도구들을 통합하려는 시도이며, GEOSS를 비롯하여 지구시스템 연구를 위한 모든 국제기구에 대 한 IAG의 인터페이스의 역할을 수행한다. GGOS를 통해 서로 다른 측지학적 도구들과 모델들 및 접근법들이 통합되어 하나의 강력한 측지학적 시스템을 이루게 되며, 개별 도 구들이 가지는 단점을 극복하고 장점을 극대화하여 GEOSS의 성공적 수행을 위해 필수 적인 안정적이고 정확한 측지학적 기준좌표계를 제공하게 될 것이다.
제 2 절 GGOS 개요
GGOS는 2003년 7월에 IAG와 IUGG7)에 의해 설립되어 대내적으로는 기존에 IAG에
서 제공하는 다양한 서비스(표 3.1)를 통합하고 발전시키며, 대외적으로 IAG를 대표하고 GEOSS를 비롯한 지구시스템 연구에 기여하는 기능을 맡게 되었다. 한편 같은 시기인
2003년에 제1차 지구관측정상회의 (EOS-I8))에서 ad hoc GEO9)가 설립되고, 2004년에는
제2차 지구관측정상회의 (EOS-II)에서 『지구관측을 위한 9개의 사회편익분야10) (nine
societal benefit areas for Earth observations)』가 정의된 프레임워크 문서가 채택되었 다.
5) GGOS: Global Geodetic Observing System. 이 조직을 위한 첫 모임은 미국의 Boulder에서 개최된 1995년 IUGG 총회에서 시작되었고, 1998년에 "Towards an Hlobal Geodetic Observing System"이란 주제로 IAG 심포지움이 독일 뮌 헨에서 열렸다. 이후 일본 삿포로에서 개최된 2003년 IUGG 총회에서 IGGOS란 이름으로 정식으로 설립되고, 이듬해에 프랑스 Nice에서의 첫 공식 모임에서 GGOS로 이름이 바뀌었다.
6) IAG: International Association of Geodesy
7) IUGG: International Union of Geodesy and Geophysics 8) EOS-I: First Earth Observation Summit
9) ad hoc GEO: the ad hoc Inter-government Group on Earth Observation. GEO의 전신
영역 IAG Service 담당업무 및 웹 페이지
기준계 IERS
International Earth Rotation and Reference Systems Service 지구 및 천체기준계에 대한 정의 및 구현 지구의 자전운동 추적 http://www.iers.org/ 기하학적 지구형상
IGS International GNSS Service
Global Navigation Satellite Systems (GNSS): Global Positioning System (GPS), Global Navigation Satellite System (GLONASS), Galileo
http://igscb.jpl.nasa.gov/
IVS International VLBI Service for Geodesy & Astrometry
Very Long Baseline Interferometry (VLBI)
http://ivscc.gsfc.nasa.gov/
ILRS International Laser Ranging Service
Satellite Laser Ranging (SLR) Lunar Laser Ranging (LLR)
http://ilrs.gsfc.nasa.gov/
IDS International Doris Service
Doppler Orbitography and Radiopositioning Integrated by Satellites
http://ids.cls.fr/
해수면 고도계
PSMSL Permanent Service of Mean Sea Level
검조계를 이용한 장기간의 해수면 변동 자료
http://www.pol.ac.uk/psmsl/
IAS Internatonal altimetry Service 인공위성 고도계 자료 제공을 위해 준비중
http://iag.dgfi.badw.de/index.php?id=ias-pg
중력측지
IGFS International Gravity Field Service
BGI, IGeS, ICET, ICGEM, IDEMS 등의 중력관련 서비스를 통합하고 기술지원
http://www.igfs.net/
BGI Bureau Gravimetric International
중력관련 자료, 프로그램 등
http://bgi.cnes.fr:8110/
IGeS International Geoid Service 지오이드 자료, 프로그램 등
http://www.iges.polimi.it/
ICET International Center for Earth Tide
지구조석중력 자료, 프로그램 등
http://www.astro.oma.be/ICET/index.html
ICGEM International Center for Global Earth Models
지구중력장 모델 자료
http://icgem.gfz-potsdam.de/ICGEM/ICGEM.html
IDEMS International DEM Service 디지털 지형자료 서비스
http://www.cse.dmu.ac.uk/EAPRS/iag/index.html
GGP Global Geodynamics Project 초전도 중력계를 활용한 지구동역학 연구
http://www.eas.slu.edu/GGP/ggphome.html
표준 서지
BIPM Bureau International des Poids et Measures
시간과 질량 등의 도량형 표준
http://www.bipm.org/
IBS IAG Bibliographic Service
이 시기에 IAG는 지구관측그룹 (GEO11))의 참여기구로 가입하게 되었다. 2005년 2월
에 제3차 지구관측정상회의 (EOS-III)에서『GEOSS를 위한 10년 이행계획 (the 10 Year Implementation Plan for GEOSS)』이 채택되면서 이를 수행할 임무와 함께 GEO가 정 식으로 설립되었다. 2005년 GEO에 포함된 GGOS와 관련된 물리량들로는 다음과 같은 것들이 있다. ① 광범위한 지역에 걸친 3차원 변형 모니터링 ② 침강지도 ③ 응력변형과 크리핑(creeping) 모니터링 ④ 모든 규모의 중력, 자력, 전기장 ⑤ 중력과 자기이상 자료 ⑥ 지하수위와 공극압 ⑦ 조석, 해안수위 ⑧ 해수면 ⑨ 빙하와 아이스캡 (ice caps) 눈의 피복 (snow cover) 대기의 습도/수증기 악기상/기후 예보 강수와 토양수분 2003년부터 2년간 GGOS의 내적 조직구성과 대외적 기구들과의 관계를 정의하는데 집중한 설계단계 (Design Phase)를 거쳐, 2005년 8월 IAG 이사회에서 GGOS를 지속할 것을 결의하였다. 2005년부터 2007년까지의 실행단계 (Implementation Phase)에서 운영 위원회 (Steering Committee)와 이사회 (Executive Committee), 학술위원단 (Science Panel), 실무그룹 (Working Groups) 및 웹 페이지가 구축되었으며, 규약이 수정되었다.
<그림 3-1> GGOS의 내부조직. 운영위원회 (Steering Committee)와 이사회 (Executive Committee), 학술위원단 (Science Panel), 실무그룹 (Working Groups)
등으로 구성
GGOS는 측지학과 IAG를 통하여 지구과학과 인류사회에 공헌하는데, IAG의 모든 관 측과 분석 및 서비스 활동들을 통합하고 여타의 지구과학분야로의 가교 역할을 하고 있
는 것이다. GGOS는 2005년 GEO 참여기구 가입에 이어 2006년 5월에 유엔의 IGOS-P12)
의 일원으로 가입하고, 각각 기후와 해양 및 지상 생태계를 대상으로 하는 GCOS13)와
GOOS14) 및 GTOS15) 등의 G3OS16)와 함께 네 번째의 지구관측시스템 (Global
12) IGOS-P: Integrated Global Observing System-Partnership. IGOS (Integrated Global Observing Strategy)의 정의와 발전 및 수행을 위해 13개의 설립 파트너가 모여 1998년에 설립함. IGOS는 지구시스템에 대한 지속적이고 심도 있는 모 니터링을 목적으로 하는데, 장기간의 안정성, 운영모드, 시간에 있어서의 균질성, 다중매개변수 관측점, 지구규모의 범위 와 참여, 통합관측과 자료, 접근 가능한 데이터베이스 등에 대한 것이다. http://www.igospartners.org/
13) GCOS: Global Climate Observing System. 1992년에 기후와 관련된 이슈들에 대처하기 위해 필요한 관측과 정보 를 잠재적 수요자에게 제공하기 위해 설립된 것으로 WMO (World Meteorological Organization)를 비롯하여 IOC (Intergovernmental Oceanographic Commission of UNESCO), UNEP(United Nations Environment Programme) 및 ICSU (International Council for Science)에 의해 지원된다.
http://www.wmo.ch/pages/prog/gcos/
14) GOOS: Global Ocean Observing System. GEOSS의 해양적 요소들을 포함하는 해양관측을 위한 지구규모의 시스 템으로 관측과 모델링 및 분석을 통해 전 세계에 서비스한다. 1991년에 현재의 형태로 만들어졌으며 IOC, UNEP, WMO, ICSU의 지원을 받는다. http://www.ioc-goos.org/
15) GTOS: Global Terrestrial Observing System. 지속적인 개발을 지원하기 위해 육상 생태계에 대한 관측과 모델링 및 분석을 위한 프로그램으로 FAO (Food and Agriculture Organization), UNEP, UNESCO, ICSU, WMO의 지원을 받는
다. http://www.fao.org/gtos/
Chair Vice-Chairs
Markus Rothacher
Ruth Neilan, Hans-Peter Plag IERS IGS IVS ILRS IDS IGFS BGI IGeS GGP ICGEM PSMSL IAS BIPM IBS
Chopo Ma, Bernd Richter John Dow, Norman Beck
Dirk Behrend, Wolfgang Schlueter Erricos Pavlis, Graham Appleby Gilles Tavernier, Frank Lemoine Rene Forsberg, Steve Kenyon Jean-Pierre Barriot, Michel Sarrailh Fernando Sanso, Riccardo Barzaghi Jacques Hinderer, Corinna Kroner
---Phil Woodworth, Simon Williams --- service not yet established Felicitas Aries, Gerard Petit
---IAG Commission 1 (Reference Frames) Hermann Drewes
IAG Commission 3 (Earth Rot. and Geodyn.) IAG Commission 4 (Pos. and Appl.)
Markku Poutanen, Susanna Zerbini Chris Rizos, Heribert Kahmen GGOS WG on Data and Information
GGOS WG Outreach
GGOS WG Networks and Communication GGOS WG Missions
GGOS WG Conventions
Bernd Richter, Carey Noll Bente Bye
Mike Pearlman Srinivas Bettapur GEO Committee Architecture and Data
GEO Committee Science and Technology GEO Committee Capacity Building GEO Committee User Interface GEO WG Tsunami Activities
Carey Noll, Bernd Richter Susanna Zerbini, Mike Pearlman Ludwig Combrinck, Hermann Drewes C. K. Shum, Claude Boucher
Tilo Schoene, Hans-Peter Plag
Members at Large
Gary Johnston (Australia), E.C. Malaimani (India) James Park (Korea), Weijun Gan (China)
Kosuke Heki (Japan), Luiz Fortes (Brasil) Salah Mahmoud (Egypt)
• 측자학적 관측과 산출물 및 모델들을 획득하고 수집하기 위해서, 그리고 신뢰성, 항상성, 유용성을 담보하기 위해서 IAG의 서비스들과 위원회 그리고 참여 기구들을 통 해 업무 수행 • IAG 서비스 간의 간극을 인식하고 그들을 이을 수 있는 전략을 개발 • 현존하는 그리고 새롭게 만들어지는 IAG 서비스들 사이의 긴밀한 협력을 북돋움 • 측지학 연구의 가시성을 향상 및 증진시킴 • 과학과 사회 일반 모두를 위하여 최대의 편익을 성취함 이러한 임무를 성취하기 위한 핵심 요소들은 IAG 서비스들과 위원회들인데, 서비스 들은 인프라와 산출물을 제공하고, 위원회는 자문을 제공하고 과학적 개발을 지원할 것 이다. 요약하면, GGOS는 과학과 사회 일반에 대한 측지학의 중심 인터페이스가 된다. 이러한 임무를 이루기 위한 GGOS의 목표는 다음과 같다. • 세 가지 측지학의 기본 영역에 관련된 해석되지 않은 첨단의 관측 자료에 대해서 일반화함으로써, 기학적인 그리고 중력학적인 기준프레임과 이들의 시간변화에 대한 안 정성을 유지하고 열린 접근을 제공함. • 첫 단계에서는 인공위성과 지상의 관측을 포함하는 기하학적인 그리고 중력학적인 산출물의 조화를 이루도데 필요한 측면들에 집중 • 전체적인 GGOS 산출물의 정확도를 10-9 이상의 수준17)을 목표로 함 • 국제 협력체들의 동의로 IAG 서비스들과 지구과학 사회에서 사용되는 서로 다른 측지학적 표준들 사이에서의 일치성을 확보함 • 측지학적 모델들을 관측에서 요구되는 수준으로 향상시킴
GGOS의 학문적 주제는 『지구시스템의 동역학 (Earth System Dynamics)』로서 지 구 시스템에서의 지구규모의 변형과 질량의 상호교환과정에 초점을 맞춘다. 이러한 주제 는 GGOS의 우산이라 할 수 있는 기하학적 형상 (geometry)과 지구회전 (Earth rotation) 및 중력장 (gravity field) 아래에서 측지학의 모든 측면과 가상적으로 대응된 다. 이것은 실질적이고 개별적인 부주제들과 다양한 서비스 산출물을 통해서 쉽게 이해 되는데, GGOS는 아래와 같은 과학적 의문과 집중 연구 영역을 제시한다.
양상. 판과 판 사이의, 그리고 판 내부의 변형을 포함 • 지구규모의 높이 변화: 육상에서, 빙하를 포함하는 피빙지역 (ice cover)과 해면의 높이 변화. 하나의 데이텀을 사용하고 모든 시간 규모에 대해서, 그리고 지구동역학적 기원뿐만 아니라 인위적인 원인에 의한 것을 포함 • 얼음과 고체지구를 포함하여 대기와 수권 사이의 질량전달에 의한 변형 • 지구운동과 열적 팽창으로부터 질량변화에 의한 효과의 분리 • 고체지구의 효과로부터 해양의 효과 분리 (예, 해수면 평가) • 각운동량 교환과 질량 전달의 정량화 • 지구시스템 모델에서 각운동향과 질량수지에 대한 평가 • 지구시스템의 각각의 요소들 간의 질량 교환의 정량화 GGOS와 이의 연구주제 및 서비스 산출물들은 21세기의 측지학과 지구동역학에 관련 된 과학적 이슈들에 대응할 뿐만 아니라 유관된 사회적 이슈들, 즉 지구규모의 위기관 리, 지질재해, 천연자원, 기후변화, 악기상 예보, 해수면 평가와 해양 예보, 우주기상 등 등에도 대응할 것이다. 이것은 IAG를 넘는 차원의 야심적인 프로그램으로 측지학과 지 구동역학 및 지구물리학 단체 내의 강한 협력을 요구하는 것이며, 그리고 외적으로 관련 된 공동체들로의 협력이 요구된다. GGOS는 위의 연구주제들을 성취하기 위하여 무엇을 관측하고, 또 어떤 도구와 방 법을 사용할까? 먼저 관측대상은 위에서 언급한 측지학의 세 가지 기본영역 혹은 GGOS의 우산이라 표현된 것들로서 흔히들 GGOS의 세 기둥이라도 한다. <그림 3-3>에서 보는 것처럼 1) 지구의 기하학적 형상과 운동, 2) 지구의 회전, 3) 지 구의 물리적 형상을 보여주는 중력장과 이의 변화를 관측하는 것인데, 이것들은 측지학 과 관련된 모든 영역을 잠정적으로 포함하고 있다. 예를 들어 지구의 표면은 여러 개의 판으로 나뉘어져 이동하고 있는데, 지구의 기하학적 형상을 표현하고 있는 ITRF18)은 이 러한 판의 운동과 이에 의한 지각의 변화를 첨단 우주측지 기술로 정확하게 기술할 때 비로소 제대로 구현할 수 있게 되는 것이며, 이는 또한 단층과 지진을 모니터링 하는데 핵심 기술로 활용되고 있다. 또 지구의 중력장의 변화를 정확히 결정함으로써 지구의 물 리학적 형상이라고 할 수 있는 지오이드를 결정하고, 지구시스템 간의 여러 가지 형태의 질량의 이동과 해수면 변동 등을 추적할 수 있게 된다.
<그림 3-3> GGOS의 세 기둥
GGOS의 관측대상은 단지 21세기 측지학과 지구운동학과 관련된 과학적 이슈뿐만 아 니라 지구재난관리, 천연자원, 기후변화, 해양 예보 등등의 다른 분야에 관련된 이슈과도 필연적으로 연관되어 있으며, 현대 측지학, 특히 우주측지학의 경이적인 발전으로 말미 암아 이러한 이슈들에 대한 측지학적 접근이 가능하게 되었다.
GGOS의 관측도구는 우주측지기술에서 VLBI, SLR, LLR19), GNSS, DORIS, 고도계위
성, InSAR20), 중력측정위성(Gravity Missions) 등과 지표측지기술의 수준측량, 절대/상대
중력측정, 해양조석측정, 항공/선상중력측정 등이 있다. <그림 3-4>에 우주측지학적인 도구들이 도시되었고, <표 3-3>에는 GGOS와 관련된 인공위성들을 나타내었다. VLBI는 매우 멀리 떨어진 외부은하의 퀘이사에서 오는 전파를 수신하는 것이며, 나머지들은 인공위성을 이용한 방법이다. VLBI는 우주측지기술 중 기선거리에 대해 가장 안정적인 해를 제공하고 있으며, SLR과 함께 ITRF를 위한 스케일을 결정할 때 사용된다. 이 기술은 천구기준좌표계 (ICRF21))를 결정하고, 이것과 ITRF와의 변
19) LLR: Lunar Laser Ranging
20) InSAR: Interferometric Synthetic Aperture Radar
환 계수를 결정할 수 있는 유일한 기술이다. SLR은 인공위성의 궤도를 결정할 때 가장 정확한 기술로서 지구의 질량 중심을 가장 정확하게 결정할 수 있는 방법이 다. 이는 지상에서 레이저를 발사하여 인공위성의 반사경 (LLR의 경우는 달 표면에 장치된 반사경)에 부딪혀 돌아오는 시간을 측정하여 거리를 결정하는 방법인데, 두 번째 SLR 전용위성인 LAGEOS22)가 발사되어 수십 년간의 데이터를 제공함에 따라 현재까지도 정밀측지연구 및 중력장 연구에 매우 유용하게 사용되고 있다. <그림 3-4> GGOS의 우주측지학적 도구들 우주측지기술 중에 가장 빠르게 발전한 것은 GPS23)로 대표되는 GNSS 기술이며, 그 응용범위가 가장 광범위하고 사용자의 입장에서 가장 적은 비용으로도 고비용의 다른 측지기술에 버금갈 정도의 매우 정확한 측위를 가능하게 하고 있다. 현재 ITRF는 VLBI, SLR, LLR, GPS, DORIS까지 이용하여 결정하고 있으며, 앞으로 이용할 측지학적 도구들 을 더 확대할 계획이다.
22) LAGEOS: LAser GEOdynamics Satellite. 측지 및 지구동역학적 목적의 위성으로서 1976년 첫 번째 위성이, 그리 고 1992년 두 번째 위성이 발사되었음. 중력장이외의 다른 영향을 최소화하기 위하여 직경 60cm 정도의 거대한 골프공 모양으로 되어 있으며 둘레에 레이저 되반사경들 (retro-reflectors)로 싸여있음. 위성의 위치를 장기간 정확하게 측정하여 지구의 형상 (지오이드)을 결정하고, 대륙의 이동과 관계된 판의 운동을 결정하는 등의 목적이 있음
Mission Type Mission Duration
CHAMP Gravity/ magnetic field/ atmosphere 2000 - 2007
GRACE Gravity (static+ temporal), atmosphere 2002 - 2010
GOCE Gravity (stationary, high-resolution) 2007 - 2009
TOPEX-POSEIDON Ocean altimetry 1992 - 2004
Jason-1 Ocean altimetry 2001 - 2006
ICESAT Ice altimetry 2003 - 2008
CRYOSAT-2 Ice altimetry 2009 - 2011
ERS-2 Altimetry/ climate/ environment 1995 - 2007
ENVISAT Altimetry/ climate/ environment 2002 - 2007
TerraSAR-X SAR/ InSAR/ atmosphere 2005 - 2010
TanDEM-X SAR/ InSAR/ atmosphere 2009 - 2011
EnMAP Optical / hyperspectral 2009 - 2011
SWARM Magnetic field 2009 - 2014
LAGEOS-1 & 2 Reference system, gravity 1975 - open
GPS/GLONASS Navigation/ positioning, orbits, time
transfer/ Earth rotation, ... 1978 - open
GALILEO Navigation/ positioning, ... 2010 - open
지구의 질량 이동과 지표변화의 역할 등에 대한 이해를 증진시키게 된다. 최근에는 기존 의 GNSS 위성과 지상기준국과의 연결뿐만 아니라 LEO 위성과의 연결을 통해 대기의 연직 기온, 기압, 수증기 등의 분포를 알아내고 있다. GGOS의 관측시스템은 그림 5에서 보는 것과 같이, 능동적이거나 수동적인 혹은 둘 다에 해당하는 관측도구나 대상에 따라서 다섯 단계로 나누어진다. • 레벨 1: 지상의 측지 인프라 • 레벨 2: LEO 위성들 • 레벨 3: GNSS와 LAGEOS 형의 SLR 위성들 • 레벨 4: 달과 행성탐사 미션, 행성에서의 측지 인프라 • 레벨 5: 외부은하 <그림 3-5> GGOS의 다섯 레벨과 상호관계 레벨 1은 지표에 있는 측지 관측망과 우주측지 추적 관측소, 그리고 데이터센터과 분 석센터 등으로 구성된다. 이는 IVS에 속한 전파망원경망, ILRS의 SLR과 LLR 관측소망, IGS의 GNSS 관측소망, IDS의 DORIS 관측소망, GGP의 초전도중력계망, 절대중력망,
IOC의 검조소망, 측지학적 시간 관측망 등인데, 대부분의 관측소는 기상센서나 WVR25)
등의 보조적인 장비나 센서들을 갖추고 있으며, 많은 관측소는 하나 이상의 측지 관측을 동시에 수행하고 있다.
주된 측지관측 도구들이 한 장소에 모여 있는 (co-locate) 관측소를 통합관측소 (fundamental stations)라고 하는데, 이것을 통해 개별 측지 기술들을 ITRF와 같은 단일 프레임으로 통합할 수 있을 뿐만 아니라 관측의 품질과 정확도, 그리고 상호 검증을 가
능하게 해 주는 매우 중요한 역할을 한다. 또한 지구기준좌표계를 1mm 이하의 정확도 로 유지하는데 필수적이다.
레벨 2는 저궤도 위성들인데, 레벨 1뿐만 아니라 레벨 3의 도움으로 매우 정확한 궤 도를 결정할 수 있다. 따라서 지상 관측망과 GNSS는 측위에 있어서 필수적이다. 레벨 2 를 위한 위성들은 10년 이상의 연속관측으로 장기간의 시간계열 (trends)을 제공한다. 고 도계, 중력, InSAR 등과 같은 일련의 위성 미션들, COSMIC26) 이나 SWARM27)과 같은
위성군집 (constellations of satellites), 마이크로 및 나노 위성들, 여러 위성이 하나의 거 대한 관측도구를 형성하는 편대비행 (formation flying) 위성, 새로운 센서와 기술들의 개발 (예, GNSS 반사계와 산란계, 위성간 레이저 간섭계, 우주공간에서의 초안정 발진 기) 등이 이에 해당된다. GNSS 수신기나 SLR 되반사경, VLBI 방출계, 중력경사계 등을 동시에 탑재한 위성이나, GNSS 위성들에 대한 SLR, 우주공간에서의 VLBI 등은 우주측 지기술의 통합관측을 우주공간에서의 가능하게 한다. 레벨 3은 GNSS와 레이저 측거 위성들이다. GLONASS는 새 세대 위성들로 보충되고 있는데, 2010년까지 완료될 예정이다. GALILEO의 첫 번째 위성은 발사되었고, 2007년 말에 둘째 위성, 그리고 2011까지 전체 위성이 발사될 예정이다. 중국에 의한 민간 COMPASS도 작동 중이고, GPS도 새 세대의 위성들을 올리고 있다. 일본과 인도도 지역 적인 합법시스템을 계획 중인데, 일본의 Quasi-Zenith Satellite System (QZSS)는 네 개 의 정지궤도 위성을 계획하고 있고, 인도의 Indian Radionavigation Satellite System (IRNSS)는 7개의 위성궤도로 구성될 예정이다. GNSS 역시 기준프레임을 구현하는 것과 지구 관측의 많은 응용분야에서 필수적인데, 2011년까지 약 100개의 GNSS 위성들이 갖추어질 계획이어서 새로운 수준의 품질과 정 확도가 얻어질 것이다. GNSS와 SLR을 연결하기 위해서는 위성체에 레이저 되반사경을 설치해야하는데 모든 GLONASS와 GALILEO 위성들이 이를 장착할 예정이다. SLR망은 기준프레임의 유지와 중력의 시간변화를 측정하기 위해 LAGEOS 1, 2나 Etalon 1, 228),
그리고 Starlette & Stella29) 등과 같은 구형의 측지용 위성을 추적할 것이다.
26) COSMIC: Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere & Climate. 여러 위성들에 의한 고밀도 GPS 망을 이용하여 높은 시공간 해상도를 가지는 대기의 온도와 습도 연직 분포를 얻으려는 위성 미션으로 2006년 4월 에 6개의 위성이 발사됨. http://www.cosmic.ucar.edu/ 27) SWARM: 지구자기장과 시간변화를 측정하여 지구 내부와 기후에 대한 연구에 활용하고자 하는 것으로 3개의 위 성이 400과 550km 사이의 서로 다른 극궤도를 가지는 세 개의 위성을 계획 중임. http://www.esa.int/esaLP/ESA3QZJE43D_LPswarm_0.html 28) Etalon: 러시아의 측지용 인공위성으로 직경 1.294m의 구형이며, SLR 되반사경으로 싸여 있음. 두 대의 위성이 각각 1989년 1월과 5월에 발사됨
또한 GPS-35와 36, GALILEO 위성들, 그리고 GLONASS 위성의 일부에 대해서 지속 적인 SLR 측정이 이루어질 것인데, 이러한 GNSS 위성들에 대한 SLR 추적은 측위의 품 질과, 장기간의 안정도, 궤도와 시간의 정확도 검증, 그리고 ITRF와 다른 기준프레임 (예, WGS 84) 등을 맞추는데 필수적이다. 레벨 4는 달과 행성으로 구성되는데, 동역학적 기준프레임을 위해 특히 중요하다. 레 벨 5는 안정적인 퀘이사로서 우주공간에 대해 고정된 관성기준프레임을 제공해 준다. ICRF는 측지학의 세 가지 기둥인 지구자전계수 (EOP30))를 측정하고 위성의 궤도를 위 한 궁극적인 프레임이기 때문에 측지학에서 매우 중요하다. 이것을 구현하는 유일한 기 술이 VLBI이다. 이러한 다섯 가지 레벨의 관측도구와 대상들은 여타 종류의 관측기법에 다소 복잡 하게 연결되어 통합 GGOS 관측시스템을 형성한다. 주요 관측유형은 다음과 같다 • 지표나 LEO 위성으로부터의 GNSS 위성의 마이크로파 관측
• LEO 위성들과 레이저 측거 (laser ranging) 위성들 (예, LAGEOS), GNSS 위성들 과 달에 대한 레이저 측거 • VLBI에 의한 외부은하 퀘이사의 마이크로파 관측 • LEO 위성에 탑재된 기구에 의한 가속도, 중력경도, 위성자세 등등의 측정 • 원격탐사위성들에 의한 지구표면 (지상, 빙하, 해수면 등등)에 대한 레이더 혹은 광학 관측 • 위성간의 거리 관측 (K-band, 광학적, 간섭계 등등) 장래에 새로운 측정방법이 개발되고 이 시스템에 포함될 것이다. 전체 시스템의 개개 부분(관측유형)은 지구상의 같은 장소, 혹은 동일한 위성이나 대상체에서 서로 다른 기 구에 의한 동시 통합관측 (co-location)에 의해 연결되어진다. 여러 관측 장비들과 센서들 을 이용해서 한 장소에서 동시에 관측하는 것은 시스템의 일관성과 정확도를 위해 매우 중요하며, 또한 하나의 거대한 관측 장비처럼 작동할 수 있는 시스템의 통합을 위해서도 매우 중요하다. 개개의 관측기술은 나름대로의 강점과 약점을 가지고 있는데, 통합관측 을 통해서 강점을 높이고 약점을 최소화하여 가장 강력한 시스템을 만들려는 것이다. 장래의 GGOS의 전체 시스템 구성은 <그림 3-6>과 같이 계획되고 있는데, 전지구관 측망과 인공위성 미션들, 데이터센터, 분석센터, 그리고 조정센터 (coordination center) 등으로 구성된다.
제 3 절 GGOS 관련 국내외 현황
GGOS의 현재 상황은 향후 GGOS가 이행하여야 할 전략을 문건으로 정리하는 과정 에 있으며, 이는 GGOS 2020 (The Global Geodetic Observing System: Meeting the requirements of a global society on a changing planet in 2020)이라 불리는 전략으로 2006년부터 추진하고 있다. GGOS 2020은 GEO의 Work Plan 2007-2009에 포함되어 있 는 GEO Task AR-07-03의 일부분이기도 하다. 현재까지 서비스하던 모든 측지적인 자료 와 분석결과 등을 통합하여 다양한 지구시스템 연구 분야가 요구하는 수준의 정밀도와 정확도에 맞게 정보를 제공하며, 현재 수준의 정밀도로 모니터링하기 어려운 분야들을 위해서 첨단 측지 도구의 정밀도를 현재의 10-9에서 10-10 수준으로 향상시킬 계획 등을 포함한다. 이를 위해 더 많고 안정적인 지상 관측소를 확보할 것이며, 측지와 관련된 인공위성 의 지속적인 개발과 기존미션과 연결된 지속적인 미션의 수행, 통합관측소의 증가 등이 병행될 것이다. 또한 지구시스템 관련 과학계뿐만 아니라 웹 포탈을 통한 일반 사용자와 GEO와 같은 국제기구와의 협력도 강화하게 될 것이다. GGOS와 관련된 많은 국제회의 와 워크숍 등이 예정되어 있는데, 향후 GGOS와 관련된 일정은 <표 3-4>와 같다. GGOS와 관련하여 우리나라에서는 한국천문연구원에서 통합연구를 준비하고 있다. 이를 위해 GEO의 2007-2009년 사업의 하나인 AR-07-03 『지구측지기준프레임 (global geodetic reference frame)』에 참여하여 국내 GGOS 자료수집시스템 구축을 계획하고 있는데, 이것은 지구관측을 위한 도량학적 기초와 구속력이 있는 프레임워크로서의 지구 측지기준계를 구현하고자 하는 것으로, 정확성, 일치성, 균질성, 장기간의 안정성에 대한
유용성을 확고히 하는 것이다. 또한 GGOS의 부의장인 Hans-Peter Plag 등이 IGCP31)에
제출한 연구과제제안서, 『Developing the GGOS into a monitoring system for the global water cycle』에 contributor의 자격으로 참여하고 있다. 현재 우리나라에서 진행 되는 측지학 관련 기술별 활동사항을 <표 3-5>에 정리하였다. 그러나 이러한 활동들이 대부분 GGOS와 무관하게 이루어지고 있어서 GGOS에 대한 국내 인식 제고와 여러 측 지학 관련 기관의 적극적인 협력체계가 필요할 것이다.
31) IGCP: The International Geoscience Programme으로 과거 International Geological Correlation Programme이었으 며, UNESCO와 International Union of Geological Sciences의 협력체임
Date
(proposed/Set) Meeting Title
Organisat ion
Meet.
Type Venue
2011 General Assembly of IUGG IUGG CO Melborne, Australia 2009 General Assembly of IAG IAG CO Buenos Aires,
Argentina 2009. 8. 2-15 XXVII General Assembly of the IAU IAU CO Rio de Janeiro,
Brazil 2008. 12. 15-19 AGU 2008 Fall Meeting AGU CO San Francisco, USA
2008. 12. 13 GGOS Steering Committee Meeting GGOS CO In or near to San Francisco, USA 2008. 12. 8-12 Third Meeting of the ICG ICG CO Pasadena, Ca, USA
2008. 11 GEO-V GEO CO Beking, China
2008. 10. 13-17 16th International Workshop on Laser
Ranging ILRS WS Poznan Poland
2008. 9. 15-18 WEGENER Assembly, including a special session on GGOS
WEGENE R/IAG CO
Darmstadt, Germany 2008. 7. 13-20 Oce37th COSPAR General Assembly COSPAR CO Montreal, Canada 2008. 6. 23-27 International Symposium on Gravity, Geoid
and Earth Observation GGEO 2008 IAG CO
Chania, Crete, Greece 2008. 6. 16-20 AOGS 2008 AOGS CO Busan, Korea
2008. 6. 2-6 IGS Analysis Center Workshop IGS WS Miami Beach, Florida, USA 2008. 4. 13-18 General Assembly of the European
Geosiences Union EGU CO Vienna, Austria
2008. 3. 25-28 2008 GGOS Retreat GGOS WG Bertinoro, Italy 2008. 3. 10-14 IGS Analysis Workshop IGS WS Not known yet
2008. 3. 3-6 5th IVS General Meeting IVS CO St. Petersburg, Russia 2008. 3. 2-7 Ocean Sciences Meeting EGU WS Orlando, FL 2007. 12. 12, Twelveth GGOS Steering Committee
Meeting GGOS WG San Francisco, USA
2007. 12. 10-14 AGU 2007 Fall Meeting AGU CO San Francisco, USA 2007. 12. 5-7 GGOS Unified Analysis Workshop GGOS CO Monterey,
California, USA 2007. 11. 28-30 GEO PLenary Meeting and Fourth EOS GEO CO Capetown, South
Africa 2007. 11. 6-8 Third International Geohazards Workshop IGOS-P WG ESRIN, Frascati,
Italy 2007. 11. 5-6
2007 GGOS Workshop: GGOS Contribution to GEOSS and an Observing System for Geohazards and Disaster Prevention
GGOS WG ESRIN, Frascati, Italy
2007. 11. 4 Eleventh GGOS Steering Committee Meeting GGOS WG ESRIN, Frascati, Italy
<표 3-4> GGOS 관련 향후 일정
관측기술 국내 현황 VLBI KVN32) 사업으로 대전, 서울, 울산, 제주도에 관측소 설치 중 (한국천문연구원) SLR 과기부에 본 사업 제안 중 (한국천문연구원) LLR 계획 없음 GNSS 1989년에 한국천문연구원에서 GPS 관련 연구를 시작하였고, 1995년 IGS 및 IERS 의 핵심관측소로 지정되고, 2006년에는 IGS 국제데이타센터를 운용하는 등 활발 한 연구와 국제협력활동이 이루어지고 있음 DORIS 계획 없음 고도계위성 계획 없음 SAR 다목적 5호 위성 (2008년)에 탑재 예정 (항공우주연구원) 중력측정위성 계획 없음 수준측량 전국에 걸친 재측량과 대규모로 정비 사업이 추진되었음 (국토지리정보원) 절대중력측정 중국과 협력사업으로 대전에 1개 지점 측정 (표준연구원) 일본과 협력사업으로 수원에 1개 지점 측정 (국토지리정보원) 2008년 절대중력계 (FG-5) 도입 예정 (국토지리정보원) 자체측정과 보정 및 학술연구의 경험 없음 육상중력측정 여러 연구기관과 대학에서 다양한 목적으로 측정됨 전국적으로 고른 분포를 가진 양질의 중력자료 확보를 위해서는 계획적인 측량 이 요구됨 선상중력측정 1996년 이후 꾸준히 측정해온 결과 매우 밀도 높은 측정 자료를 확보하고 있음 (국립해양조사원) 항공중력측정 정밀지오이드모델개발을 위해 추진 중 (건교부 지능형국토정보기술혁신사업단) 해양조석측정 현재 26개 검조장 운영 중 (국립해양조사원) <표 3-5> 국내 GGOS 관련 현황
제 4 절 GGOS 관련 국내 대응 방안
다양한 측지기술을 이용한 관측자료 및 관련 모델, 고정밀 자료처리 기술을 바탕으로 측지의 기본요소인 지구형상과 지구 중력장 및 지구자전운동에 대한 전 지구적인 해를 제공하는 것을 목표로 하는 GGOS는 전 세계적으로 추진되고 있는 지속가능한 지구발 전을 꾀하는 전지구관측시스템에 측지학적 기반을 제공하는 통로역학을 수행할 수 있다. 국제측지연맹은 GEO의 참여기구로서 GEOSS의 모든 관측 자료들이 정확하고, 안정 적이며 지속적으로 신뢰할 수 있는 좌표체계 및 시간계에서 구현될 수 있는 기반을 제 공하기 위하여 국제측지연맹의 기술 통합시스템인 GGOS를 주도로 구조설계 분야에서 과제(AR-07-03)를 수행하고 있다(부록 1). GGOS 관련 국내 대응방안은 지역적 관측 자료를 이용한 전 지구적 측지관측계의 구 현이라는 GGOS 특성을 고려하여 다음과 같은 업무들이 추진되어야 한다고 판단된다. 1) GGOS를 구성하는 지역적 관측자료 확보 및 관련 기술 선진화 2) 전 지구적 규모의 측지학적 해 확보 기술 3) 국내 GGOS 관련 정보 수집, 관리, 배포 및 국제 정보공유를 위한 통합정보 시스템 구축 및 운영4) GGOS가 주도하고 있는 GEOSS 사업인 AR-07-03을 선도하기 위한 구조설계 분야 의 적극적 참여 및 관련 사업 추진 특히 관측자료 확보 및 관련 기술개발에는 많은 재원과 시간이 소요되고 해당 부처의 역할이 정해져 있으므로, GGOS 관련 관측정보 및 여타 GEOSS 기술과의 인터페이스를 담당하는 구조설계 분야에서의 적극적인 투자는 곧바로 GEOSS에의 기여도와 직결될 수 있으므로 추진의 필요성과 시급성이 요구되는 분야라 판단된다.
제 5 절 결론
GGOS의 비전은 다양한 측지적 기법들과 모델들 및 접근법들은 통합하여 IGOS33)에 부합하는 장기적인 측지학적 관측을 확고히 하는 것이다. GGOS는 지구기준좌표계를 안<부록 1> GEO Workplan 2007내 GGOS 주도 사업 (AR-07-03)
Description of the Work to be Performed
1.User requirement coordination: Establish a comprehensive GEOSS database of user requirements concerning georeferencing and geodetic reference frames by identifying, describing and establishing links to relevant user communities in the nine societal benefit areas and conducting appropriate surveys. Individual steps include:
(1) Identify relevant user groups in the societal benefit areas, including groups of users relevant for several benefit areas, and create a matrix of users, groups of users and benefit areas.
(2) Identify and quantify the requirements of the nine benefit areas with respect to georeferencing and access to a long-term stable reference frame. (3) Facilitate an assessment of the current status and future requirements for the geodetic reference frames and geodetic observations with particular focus on the needs of the nine benefit areas.
(4) Identify user-oriented capacity building needs within the different user groups with respect to reference frames.
(5) Establishlinks between representatives of the different user groups within the nine benefit areas and an appropriate expert team to coordinate georeferencing and reference frame issues across these areas.
2.Georeferencing: Ensure the availability of appropriate global geodetic reference frames for GEOSS. Individual steps include:
(1) Identify steps towards ensuring consistent, high-accuracy,
homogeneous, and long-term stable global geodetic reference frames for Earth observation and the observing systems contributing to GEOSS. (2) Advocate the continuous support of the global geodetic infrastructure
required for the maintenance and development of the global geodetic reference frames at an appropriate level.
(3) Critically assess the sustainability of the global geodetic infrastructure and the Services, which are currently based on: the voluntary
1st Quarter 2007
Start
Continuous activity
and individuals, and consider alternative organizational models, including an intergovernmental framework for the maintenance of the geodetic reference frames, which would support the transition to fully operational reference frames.
(4) Consider the potential of regional organizations to address reference frame related challenges in their regions and to stimulate
cross-disciplinary solutions.
(5) Promote the establishment of sufficient geodetic infrastructure in regions currently lacking such infrastructure, particularly in Africa and parts of Asia and Latin America.
(6) Improve the accessibility and applicability of the geodetic reference frames for all GEOSS components.
Output & Deliverables
In 2007: Strategy report "The Global Geodetic Observing System: Meeting the
Requirements of a Global Society on a Changing Planet in 2020" (denote as GGOS 2020) as input to the GEO Plenary.
Since 2005, the EU-Funded project 'Assessing and forward planning of the Geodetic and Geohazards Observing Systems for GMES applications (GAGOS)' is carrying out related studies in Europe, and the project report will directly feed into the proposed task.
The definition of the GGOS Data Portal will be based on user requirements and be designed as an important link to the user groups identified here.
On November 5-6, 2007, a Task-related Work Shop organized by GGOS at the ESA ESRIN Facility in Frascati, Italy, will take place. The main goal is to present the results of the GGOS 2020 strategy process to a larger community.
Financial Contributions (from GEO Operations Budget)
Publication of the GGOS 2020 strategy reports (deliverables) as GEO reports.
Current Status
Oct 06: First draft version of this Task Sheet compiled by the GEO Secretariat. Some of the specific work in the task description is already under way and the task links these activities formally to GEO and the GEO Architecture Committee (see below). Coordination with other tasks of committees
UIC
GEO Member Potential Contributions GGOS
With the global geodetic reference frames, the International Terrestrial Reference Frame (ITRF) and the International Celestial Reference Frame(ICRF), GGOS provides the metrological basis for all Earth observations independent of the targeted benefit areas. These reference frames depend on considerable global infrastructure comprising not only the global in situnetworks of several space-geodetic techniques (GNSS, VLBI, SLR, DORIS) with up to 400 stations in more than 80 countries, and gravimetric techniques, but also the GNSS satellites and,
increasingly, dedicated satellite missions, like, for example, GRACE . In total, an estimated 500 person years/year are provided on a best effort and voluntary commitment basis by national operational and research institutes to maintain the networks, data centers, analysis centers and user interfaces, that are required to determine and maintain the reference frames as well as to make them accessible for a wide range of applications.
for which a proposal for an Earth System Dynamics Theme is in preparation. In particular, this activity will contribute to the items 1.1 and 1.2 of the task description.
Currently, GGOS is facing an increasing demand from science, the Earth observation community, and society at large for improved services, observations and products. Most of these requirements are in terms of improved accuracy, in particular, instantaneous accuracy, better reliability (including liability), and improved access to the reference frame. The IAG and GGOS are aware of the enormous challenge implied in the demand to improve the accuracy from an average level of close to 10-9 to an instantaneous level (with daily or higher temporal resolution) of 10-10, which is required in order to meet emerging user requirements. Therefore, GGOS is currently carrying out a strategy process (denoted as GGOS 2020) which aims to provide the scientific basis for an implementation of the geodetic observing system that will meet the requirements of the society at large and GEO and IGOS-P in particular. This activity will lead to the first delivery of the task. Taking into account that the geodetic observations and products are relevant at least for the GEO benefit areas of water, disasters, energy, weather, climate, health, and
agriculture, and that the GGOS is a major component in the architecture of GEOSS, GGOS 2020 facilitates the assessment of the GEO requirements for the reference frames (items 1.1 to 1.4) as well as the status of the GGOS as a basis for the development of the geodetic frames and services such that they meet these requirements (items 2.3 and 2.4). The resulting strategy document and
accompayning reference document will provide a basis for the dialogs that will take place under items 2.1, 2.2, and 2.5.
ADC-Sherpa EC JRC Alessandro
Annoni alessandro.annoni@jrc.it
Task POC IAG Hans-Peter Plag hpplag@unr.edu
Lead
Contributor CEOS CNES Steven Hosford steven.hosford@cnes.fr Contributor Germany Bundesamt f? Kartographie
und Geod?ie - BKG Bernd Richter bernd.richter@bkg.bund.de Contributor Germany Bundesamt f? Kartographie
und Geod?ie - BKG Johannes Ihde johannes.ihde@bkg.bund.de Contributor Italy University of Bologna Susanna Zerbini susanna.zerbini@unibo.it Contributor Republic
of Korea
Korea Astronomy and Space
Science Institute Jong Uk Park jupark@kasi.re.kr
activities. This dialog is a part of the task and through the task linked to other GEO activities. This activity contributes to items 2. 1 and 2.2.
South Korea
Several major space geodetic facilities like as GNSS, geodetic VLBI, SLR, and
gravimeter, have been partially operated and will be fully operated in South Korea within coming years. They were known as primary tools for monitoring of global earth changesin shape and rotation motion. Recently the planet earth suffered from more frequent and violent natural disasters. The GGOS is promising system to provide opportunities relevant scientists to observe earth changes itself as well as understand detailed mechanism of those behaviors.
As part of the GGOS, the Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) will operate domestic GGOS data gathering system to sure quality and unified format of primary space geodesy facilities.
Activities for 2007-2009 will focus on:
Detailed design of domestic GGOS data gathering system (2007~2008) Establishment of domestic GGOS data gathering system (2008~2009) Test operating of domestic GGOS data gathering system (2009)
Expectations are as follows:
Taking a part in the GGOS as an unified domestic GGOS data provider Insuring domestic GGOS data management process
Supporting the GGOS related studies
